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title: 软件过程模型
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## 概述
软件过程模型（有时也称为软件开发生命周期或SDLC模型）是软件过程的简化表示。每个过程模型都是从一个特定的侧面表现软件过程，所以只提供过程的部分信息。

例如，过程模型描述了活动和它们的顺序，但是可能表现不出人们在这些活动中的角色。

过程模型是软件过程的高层和抽象描述，能用于解释不同的软件开发方法。可以将它们视为一种过程框架，可以通过扩展和调整来创建更加特定的软件工程过程。
## 瀑布模型(SDLC)
![](https://wkq-img.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/site20250608235817.png)
瀑布模型是一个经典的软件生命周期模型，一般将软件开发分为：
- **可行性分析**（计划）
- **需求分析**
- 软件设计（**概要设计**、**详细设计**）
- **编码**（含**单元测试**）
- **集成与系统测试**
- **运行维护**。



**特点**

1. 从<RedSpan>上一项开发活动接受该项活动的工作对象作为**输入**</RedSpan>
2. 利用这一输入，<RedSpan>**实施该项活动应完成的工作内容**</RedSpan>
3. 给出该项活动的<RedSpan>**工作成果**，作为**输出**</RedSpan>传给下一项开发活动
4. <RedSpan>对该项活动的实施工作成果进行**评审**</RedSpan>，若其工作成果得到确认，则继续进行下一项开发活动；否则返回前一项，甚至更前项的活动，尽量减少多个阶段间的反复，以相对来说较小的费用来开发软件

## 螺旋模型

螺旋模型是一个 <RedSpan>**演化软件过程模型**，将原型实现的迭代特征与**瀑布**模型中控制的和系统化的方面结合</RedSpan>起来。在螺旋模型中，<RedSpan>软件开发是一系列的**增量发布**</RedSpan>。
![](https://wkq-img.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/site20250609001134.png)
**特点**

- 开发过程具有<RedSpan>周期性重复的螺旋线状</RedSpan>，四个象限分别标志每个周期所划分的四阶段：<RedSpan>**制订计划**、**风险分析**、**实施工程**和**客户评估**</RedSpan>
- 螺旋模型**强调了风险分析**，特别 <RedSpan>适用于庞大而复杂的、高风险的系统</RedSpan>。

## V模型

V模型从整体上看起来，就是一个V字型的结构，由左右两边组成。左边的下画线分别代表了需求分析、概要设计、详细设计、编码；右边的上画线代表了单元测试、集成测试、系统测试与验收测试。
![](https://wkq-img.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/site20250609002833.png)
**特点**

1. **单元测试**的主要目的是针对**编码**过程中可能存在的各种错误
2. **集成测试**的主要目的是针对**详细设计**中可能存在的问题
3. **系统测试**主要针对**概要设计**，检查系统作为一个整体是否有效地得到运行
4. **验收测试**通常由业务专家或者用户进行，以确认产品能真正符合用户业务上的需要
5. V模型用于**需求明确**和**需求变更不频繁**的情形

## 原型化模型

原型化模型<RedSpan>第一步就是**创建一个快速原型**</RedSpan>，能够满足项目干系人与未来的用户可以与原型进行交互，再通过与相关干系人进行充分的讨论和分析，<RedSpan>**最终弄清楚当前系统的需求**</RedSpan>，进行了充分的了解之后，在原型的基础上开发出用户满意的产品。


原型法认为在很难一下子全面准确地提出用户需求的情况下，原型应当具备的特点如下：
1. <RedSpan>**实际可行**</RedSpan>
2. 具有<RedSpan>**最终系统的基本特征**</RedSpan>
3. <RedSpan>构造方便、**快速**</RedSpan>，<RedSpan>**造价低**</RedSpan>。原型法的特点在于原型法对用户的需求是<RedSpan>**动态响应**</RedSpan>、<RedSpan>**逐步纳入**</RedSpan>的。
## 增量模型

增量模型：<RedSpan>首先**开发核心模块功能**</RedSpan>，而后与用户确认，之后再开发次核心模块的功能，即每次开发一部分功能，并与用户需求确认，最终完成项目开发，<RedSpan>**优先级最高的服务最先交付**。</RedSpan>
![](https://wkq-img.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/site20250609225046.png)
**特点**

- 由于并不是从系统整体角度规划各个模块，因此<RedSpan>**不利于模块划分**</RedSpan>
- 难点在于<RedSpan>如何将客户需求划分为多个**增量**</RedSpan>
- 与原型不同的是增量模型的<RedSpan>**每一次增量版本都可作为独立可操作的作品**</RedSpan>，而原型的构造一般是为了演示

:::tip
对于开发过程中需求很容易发生变化的系统而言，增量式软件开发（敏捷方法的一个基础构成部分）是一个比瀑布模型方法更好的选择。 大部分业务系统和软件产品都是这样的。很少提前确定需求，需要根据用户反馈来动态调整需求。客户也可以更早地使用软件并从中获得价值。
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## 敏捷模型
## 统一过程模型 RUP

RUP 描述了<RedSpan>如何有效地利用商业的、可靠的方法开发和部署软件</RedSpan>，是一种<RedSpan>重量级过程</RedSpan>。RUP 类似一个在线的指导者，它可以为所有方面和层次的程序开发提供指导方针、模版以及事例支持。
### 工作流
RUP 软件开发生命周期是一个<RedSpan>二维的软件开发模型</RedSpan>，RUP 中有<RedSpan>9个核心工作流</RedSpan>，如下：
* <RedSpan>业务建模</RedSpan>：理解待开发系统所在的机构及其商业运作，确保所有参与人员对待开发系统所在的机构有共同的认识，评估待开发系统对所在机构的影响。
* <RedSpan>需求</RedSpan>：定义系统功能及用户界面，使客户知道系统的功能，使开发人员理解系统的需求，为项目预算及计划提供基础。
* <RedSpan>分析与设计</RedSpan>：把需求分析的结果转化为分析与设计模型。
* <RedSpan>实现</RedSpan>：把设计模型转换为实现结果，对开发的代码做单元测试，将不同实现人员开发的模块集成为可执行系统。
* <RedSpan>测试</RedSpan>：检查各子系统之间的交互、集成，验证所有需求是否均被正确实现，对发现的软件质量上的缺陷进行归档，对软件质量提出改进建议。
* <RedSpan>部署</RedSpan>：打包、分发、安装软件，升级旧系统；培训用户及销售人员，并提供技术支持。
* <RedSpan>配置与变更管理</RedSpan>：跟踪并维护系统开发过程中产生的所有制品的完整性和一致性。
* <RedSpan>项目管理</RedSpan>：为软件开发项目提供计划、人员分配、执行、监控等方面的指导，为风险管理提供框架。
* <RedSpan>环境</RedSpan>：为软件开发机构提供软件开发环境，即提供过程管理和工具的支持。
### RUP 生命周期
RUP 把软件开发生命周期划分为<RedSpan>多个迭代</RedSpan>，每个迭代生成产品的一个新的版本，<RedSpan>每个迭代依次由4个连续的阶段组成</RedSpan>，每个阶段完成确定的任务。这4个阶段如下：
* <RedSpan>初始阶段</RedSpan>：定义最终产品愿景和业务模型，并确定系统范围。
* <RedSpan>细化阶段</RedSpan>：设计及确定系统的体系结构，制订工作计划及资源要求。
* <RedSpan>构造阶段</RedSpan>：构造产品并继续演进需求、体系结构、计划直至产品提交。
* <RedSpan>移交阶段</RedSpan>：把产品提交给用户使用。

### RUP 核心概念
RUP 中定义了如下一些<RedSpan>核心概念</RedSpan>，理解这些概念对于理解RUP 很有帮助。
* <RedSpan>角色</RedSpan>：Who 的问题。角色描述某个人或一个小组的行为与职责。RUP预先定义了很多角色，如体系结构师、设计人员、实现人员、测试员和部署管理人员等，并对每一个角色的工作和职责都做了详尽的说明。
* <RedSpan>活动</RedSpan>：How 的问题。活动是一个有明确目的的独立工作单元。
* <RedSpan>制品</RedSpan>：What的问题。制品是活动生成、创建或修改的一段信息。
* <RedSpan>工作流</RedSpan>：When 的问题。工作流描述了一个有意义的连续的活动序列，每个工作流产生一些有价值的产品，并显示了角色之间的关系。

### RUP的特点

* <RedSpan>用例驱动</RedSpan>：需求分析、设计、实现和测试等活动都是用例驱动的。
* <RedSpan>以体系结构为中心</RedSpan>：包括系统的总体组织和全局控制、通信协议等。是一个多维的结构，会采用多个视图来描述。在典型的4+1视图模型中：
  * <RedSpan>分析人员和测试人员关心的是系统的行为</RedSpan>，会侧重于用例视图；
  * <RedSpan>最终用户关心的是系统的功能</RedSpan>，会侧重于逻辑视图；
  * <RedSpan>程序员关心的是系统的配置、装配等问题</RedSpan>，会侧重于实现视图；
  * <RedSpan>系统集成人员关心的是系统的性能、可伸缩性、吞吐率等问题</RedSpan>，会侧重于进程视图；
  * <RedSpan>系统工程师关心的是系统的发布、安装、拓扑结构等问题</RedSpan>，会侧重于部署视图。

![RUP 4+1视图模型](https://wkq-img.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/site20250610231404.png)
* <RedSpan>迭代与增量</RedSpan>：把整个项目开发分为多个迭代过程。在每次迭代中，只考虑系统的一部分需求，进行分析、设计、实现、测试和部署等过程；每次迭代是在已完成部分的基础上进行的，每次增加一些新的功能实现，以此进行下去，直至最后项目的完成。

### RUP实践案例

以下是一个银行客户管理系统开发的RUP实践例子，体现了RUP的各个概念和特点：

**1. 初始阶段**
- **角色**：业务分析师、项目经理、系统架构师
- **活动**：
  * 业务分析师进行业务建模，分析银行客户管理的业务流程
  * 项目经理制定项目计划和风险评估
  * 系统架构师初步设计系统架构
- **制品**：
  * 业务模型文档
  * 初步用例模型（识别核心用例如"客户开户"、"账户管理"等）
  * 项目计划
  * 风险评估文档
- **工作流**：主要是业务建模和需求工作流
- **视图**：主要关注用例视图，初步构建逻辑视图

**2. 细化阶段**
- **角色**：系统架构师、需求分析师、UI设计师
- **活动**：
  * 详细需求分析
  * 详细架构设计
  * 用户界面原型设计
- **制品**：
  * 详细需求规格说明书
  * 架构设计文档
  * UI原型
  * 测试计划
- **工作流**：需求、分析与设计工作流
- **视图**：用例视图、逻辑视图、初步实现视图

**3. 构造阶段**（分多次迭代）
- **第一次迭代：核心功能**
  * **角色**：开发人员、测试人员
  * **活动**：实现客户信息管理模块、单元测试
  * **制品**：源代码、测试用例、测试报告
  * **工作流**：实现、测试工作流
  * **视图**：实现视图、进程视图

- **第二次迭代：扩展功能**
  * **角色**：开发人员、测试人员
  * **活动**：实现账户管理模块、集成测试
  * **制品**：更新的源代码、集成测试报告
  * **工作流**：实现、测试工作流
  * **视图**：实现视图、进程视图

- **第三次迭代：高级功能**
  * **角色**：开发人员、测试人员、系统集成人员
  * **活动**：实现报表和分析功能、系统测试
  * **制品**：完整系统代码、系统测试报告
  * **工作流**：实现、测试工作流
  * **视图**：实现视图、进程视图、部署视图

**4. 移交阶段**
- **角色**：部署管理人员、培训人员、最终用户
- **活动**：
  * 系统部署
  * 用户培训
  * 系统验收测试
- **制品**：
  * 部署计划
  * 培训材料
  * 用户手册
  * 最终产品
- **工作流**：部署工作流
- **视图**：部署视图

这个例子展示了RUP的迭代增量特性，每次迭代都交付可用的系统版本，并在后续迭代中增加新功能。同时，体现了用例驱动（从用户需求出发）和以体系结构为中心（4+1视图模型）的特点。各个角色在不同阶段有明确的职责，产生相应的制品，遵循规定的工作流程。

## 其它模型
### 喷泉模型

- **定义**：喷泉模型是一种<RedSpan>以用户需求为动力，以对象作为驱动的模型</RedSpan>，适合于面向对象的开发方法。
- **特点**：使开发过程具有迭代性和无间隙性。

### 基于构件的开发模型（CBSD）

- **定义**：<RedSpan>利用预先包装的构件来构造应用系统。</RedSpan>
- **构件来源**：
    - 可以是组织内部开发的构件。
    - 也可以是商品化成品软件构件。
- **特点**：<RedSpan>**增强了复用性**</RedSpan>：在系统开发过程中，会构建一个构件库，供其他系统复用，因此可以提高可靠性，节省时间和成本。

### 形式化方法模型

- **定义**：建立在<RedSpan>严格数学基础上</RedSpan>的一种软件开发方法。
- **主要活动**：生成计算机软件形式化的数学规格说明。
